本发明涉及重金属回收,具体涉及一种从废弃物中回收重金属的方法。
背景技术:
1、随着政府对新能源政策扶持力度持续扩大,锂离子电池(libs)的需求和产能急速增长。我国libs行业的技术创新以及转型升级持续发展,先进产能供给能力不断提升,libs产量同比增长超130%,全国新能源动力汽车的装机量、libs出口总额分别为295gw·h、3426.5亿元。随之而来的是加快了动力电池的报废速度,预估在今后的5~8年将会有数百万级的退役动力电池待进行梯度利用或报废处理;如果报废的libs处理不当,不仅有易燃易爆、腐蚀等隐患,还有可能造成电池内部的电解液、重金属泄漏等环境问题,严重影响人身安全和威胁生态环境的稳定。
2、此外,动力汽车电池中含有镍、钴、锂等重要有价金属资源,我国对于该类资源又极度依赖进口,占比分别高达80%、97%、80%,这些关键资源如果未采取有效的方式得到回收利用,将会极大地增加我国对此类资源的浪费,甚至影响到对此类资源利用的国家安全。总而言之,对废旧libs的再回收利用不仅符合我国低碳、绿色的环保政策,还能够缓解关键有价金属资源的紧缺,为实现我国新能源产业高质量高水平发展奠定基础。
3、废旧锂离子电池的回收方法主要包括火法冶金,生物冶金和湿法冶金。在这些回收方法中,湿法冶金过程能够更加高效地实现废旧libs中金属的回收,实现回收效率的最大化,并且所得产物的纯度也更高,具有较好地经济成本。
4、中国专利文献cn200810178835.0公开了一种从含有co、ni、mn的锂电池渣中回收有价金属的方法,将含有含大体等量的co、ni及mn的锂酸金属盐的锂电池渣,用250g/l以上的浓度的盐酸溶液搅拌浸出,或者用200g/l以上的浓度的硫酸溶液边加热到65~80℃边搅拌浸出,或者以混合有200g/l以上的浓度的硫酸溶液和20g/l以上的过氧化氢溶液的溶液,进行搅拌浸出处理,对于浸出液以酸性萃取剂溶剂萃取mn、co及ni这3种金属的98%以上,生成含有各个金属的溶液,从这些溶液和含有萃取后的li的残留液回收mn、co、ni及li这样的有价金属,该方法使用强酸作为浸出剂,容易对设备造成腐蚀,同时带来污染环境的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种从废弃物中回收重金属的方法。
2、为了实现上述目的,本发明采取如下技术方案:
3、一种从废弃物中回收重金属的方法,包括如下步骤:
4、s1、将废旧锂电池正极材料和共磨剂吐温-80混合均匀后进行球磨,得到预处理正极材料;
5、s2、将预处理正极材料超声分散在低共溶溶剂中,加热搅拌,趁热过滤,得到富含重金属的滤液,其中低共溶溶剂由l-抗坏血酸、茶多酚和甜菜碱所组成。
6、具体的,步骤s1中,所述废旧锂电池正极材料选自废旧磷酸铁锂正极材料、废旧钴酸锂正极材料、废旧镍钴锰酸锂正极材料中的至少一种。
7、具体的,步骤s1中,废旧锂电池正极材料和吐温-80的质量比为10-20:1-1.5,在本发明一些实施例中,例如可以选为10:1、10:1.5、12:1、12:1.5、15:1、15:1.5、18:1.2、20:1、20:1.5,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
8、具体的,步骤s1中,球磨速度为500-1000r/min,在本发明一些实施例中,例如可以选为500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min、1000r/min;球磨时间为3-5h,在本发明一些实施例中,例如可以选为3h、4h、5h;但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
9、具体的,步骤s1中,磨球质量与废旧锂电池正极材料的质量比为15-20:1,在本发明一些实施例中,例如可以选为15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
10、具体的,步骤s2中,低共溶溶剂中l-抗坏血酸、茶多酚和甜菜碱的摩尔比为5-8:2-3:1,在本发明一些实施例中,例如可以选为5:2:1、5:3:1、6:2:1、6:3:1、8:2:1、8:3:1、6:2.5:1,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、具体的,步骤s2中,预处理正极材料和低共溶溶剂的固液比为60-80g:1l,在本发明一些实施例中,例如可以选为60g:1l、65g:1l、70g:1l、75g:1l、80g:1l,但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
12、具体的,步骤s2中,超声功率为400-1000w,在本发明一些实施例中,例如可以选为400w、500w、600w、700w、800w、900w、1000w;超声频率为10-80khz,例如可以选为10khz、20khz、30khz、40khz、50khz、60khz、70khz、80khz;但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、具体的,步骤s2中,加热搅拌的温度为40-80℃,在本发明一些实施例中,例如可以选为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃;加热搅拌的时间为3-6h,例如可以选为3h、4h、5h、6h;但不限于所列举的数值,数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
15、(1)本发明先采用废旧锂电池正极材料和共磨剂吐温-80进行球磨,在球磨的过程中,废旧锂电池正极材料的主体结构被破坏,颗粒尺寸变小,比表面积增大,提供的反应活性位点增多,促进了废旧锂电池正极材料在低共溶溶剂中的分散和传质,提高了重金属的浸出效率;同时通过使用吐温-80,有利于提高废旧锂电池正极材料表面的润湿性能,进而增强废旧锂电池正极材料在低共溶溶剂中的分散性能,有助于后续重金属的浸出过程。
16、(2)本发明所使用的低共溶溶剂由l-抗坏血酸、茶多酚和甜菜碱所组成,考虑到l-抗坏血酸的还原能力有限,本发明采用l-抗坏血酸和茶多酚进行复配,由于茶多酚具有较强的还原能力,将高价态的金属进行还原,然后被l-抗坏血酸浸出,避免了因l-抗坏血酸还原能力有限,难以充分还原金属元素,导致金属浸出率降低的问题。
17、(3)本发明通过利用共磨剂吐温-80和废旧锂电池正极材料共混球磨,先进行机械活化,提高了废旧锂电池正极材料在低共溶溶剂中的分散和传质性能,随后采用低共溶溶剂体系进行浸出,两者配合使用,极大提高了废旧锂电池正极材料中重金属的浸出率。
1.一种从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s1中,所述废旧锂电池正极材料选自废旧磷酸铁锂正极材料、废旧钴酸锂正极材料、废旧镍钴锰酸锂正极材料中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s1中,废旧锂电池正极材料和吐温-80的质量比为10-20:1-1.5。
4.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s1中,球磨速度为500-1000r/min,球磨时间为3-5h。
5.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s1中,磨球质量与废旧锂电池正极材料的质量比为15-20:1。
6.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s2中,低共溶溶剂中l-抗坏血酸、茶多酚和甜菜碱的摩尔比为5-8:2-3:1。
7.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s2中,预处理正极材料和低共溶溶剂的固液比为60-80g:1l。
8.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s2中,超声功率为400-1000w,超声频率为10-80khz。
9.根据权利要求1所述的从废弃物中回收重金属的方法,其特征在于,步骤s2中,加热搅拌的温度为40-80℃,加热搅拌的时间为3-6h。
